循環負載下聚醯亞胺薄膜之疲勞特性

Translated title of the thesis: Fatigue Characteristic of Polyimide Thin Film under Cyclic Loading
  • 張 宇辰

Student thesis: Master's Thesis

Abstract

在覆晶封裝及晶圓級封裝中,省略黏晶、打線等製程,改以內連接結構取代,故有較佳之電性、較低之電力消耗、較小之元件尺寸等優勢,但也因此在掉落測試或溫度循環等狀態下,整體材料受應力的影響相對嚴重,近期製程中或使用上也都開始發現介電薄膜有脫層或自身破裂的失效情形發生。為增加封裝體設計上的可靠度並了解介電薄膜本身的機械特性,本研究選擇以目前使用度最廣、具有低介電常數、高機械撓度以及高溫穩定性等優勢的聚醯亞胺作為試件,進行一系列的單調及循環負載實驗,由實驗結果得到該材料的基本機械性值與疲勞特性,藉此使封裝體在壽命評估上有更多的參考依據。 為了使試件更接近實際封裝體中的狀態,製備時,試件由實際製程中的晶圓上取得,厚度約5~6 um。單軸拉伸實驗分別在25 °C、75 °C、125 °C下進行,量測得最大伸長量約19 %、最大應力約100~170 MPa,25 °C下楊氏係數為4 19 GPa到了125 °C時則下降32 2 %,而疲勞實驗分為兩個部分,分別是位移控制疲勞實驗以及應力控制疲勞實驗,在位移控制底下以頻率0 5 Hz、應變量10 %等條件,進行了100000個循環後材料並未發生疲勞破壞,但從中發現材料具有明顯的黏彈特性;應力控制底下以負載速率5 MPa/s、最大應力130 MPa等條件,進行了5000個循環後,材料亦未發生疲勞破壞,但材料有產生明顯的塑性形變。為探討此現象本研究建立了一個疲勞模型,此模型可描述在應力循環負載下,隨循環數及最大應力值改變之黏彈性與塑性反應,且對實驗數據擬合有良好的一致性,同時若得知應力循環負載下可承受之最大應變量,此模型也可預測材料達疲勞破壞所需的負載次數。
Date of Award2015 Aug 21
Original languageChinese
SupervisorTz-Cheng Chiu (Supervisor)

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